(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造型のキャビティ形成面に伝熱部材を接触させる接触工程と、
伝熱部材を加熱する加熱工程と、
キャビティ内に溶湯を注入する前に伝熱部材をキャビティから取り出す取出工程と、を備える鋳造型の加熱方法。
【請求項２】
接触工程の前に、キャビティ形成面に接触する伝熱部材表面に表面塗布剤を塗布する塗布工程を、さらに備える請求項１に記載の鋳造型の加熱方法。
【請求項３】
伝熱部材は、鋳造型への伝熱量が異なる複数の部分を備える、請求項１又は２に記載の鋳造型の加熱方法。
【請求項４】
キャビティ形成面は、繊維状カーボンによって被覆されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の鋳造型の加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造型を加熱する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳造型のキャビティ内に溶湯を注入する際に鋳造型の温度が低いと、溶湯はキャビティ内をスムーズに流れることができない。この結果、キャビティ内に溶湯が行渡らずに、鋳造製品の寸法精度が低下する等の不具合が生じる虞がある。このため、キャビティ内に溶湯を注入する前に、鋳造型を加熱する必要がある。
【０００３】
特許文献１に、鋳造型を加熱する技術が開示されている。特許文献１の技術では、鋳造型に形成された熱媒通路に熱媒体を通過させることによって、鋳造型を加熱する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９１８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術では、鋳造型に熱媒通路を設ける必要があり、鋳造型の構造が複雑になる。本明細書は、比較的に簡易な構造で鋳造型を加熱する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する技術は、鋳造型のキャビティ形成面に伝熱部材を接触させる接触工程と、伝熱部材を加熱する加熱工程と、キャビティ内に溶湯を注入する前に伝熱部材をキャビティから取り出す取出工程と、を備える鋳造型の加熱方法である。
本明細書が開示する他の技術は、鋳造型の加熱方法である。この加熱方法は、接触工程と加熱工程とを備える。接触工程では、鋳造型のキャビティ形成面に伝熱部材を接触させる。加熱工程では、伝熱部材を加熱する。加熱された伝熱部材の熱が鋳造型に伝達することによって、鋳造型が加熱される。この構成によれば、鋳造型を加熱するための構造を鋳造型に設けることなく、鋳造型を加熱することができる。鋳造型を複雑な構造にしなくて済み、加熱される伝熱部材をキャビティ形成面に接触させるという比較的に簡易な構造で鋳造型を加熱することができる。なお、加熱工程は、接触工程よりも前に実施される工程であってもよいし、後に実施される工程であってもよい。また、伝熱部材は、キャビティ形成面の少なくとも一部と同じ形状の面を有しているものであってもよい。
【０００７】
上記の鋳造型の加熱方法は、さらに、接触工程の前に、キャビティ形成面に接触する伝熱部材表面に表面塗布剤を塗布する塗布工程を備えていてもよい。この構成では、接触工程で伝熱部材がキャビティ形成面に接触すると、伝熱部材の表面に塗布された表面塗布剤が、キャビティ形成面に付着する。即ち、鋳造型を加熱する過程で、キャビティ形成面に表面塗布剤を塗布することができる。
【０００８】
伝熱部材は、鋳造型への伝熱量が異なる複数の部分（複数の表面範囲）を備えていてもよい。この構成によれば、部分的に鋳造型への伝熱量を調整することができる。
【０００９】
キャビティ形成面は、繊維状カーボンによって被覆されていてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本明細書に開示される技術によれば、鋳造型を加熱するための構成を鋳造型に設ける必要がない。このため、既存の鋳造型を改修することなく、適切に鋳造型を加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】鋳造型の模式的断面図を示す。
【図２】鋳造方法の手順を示すフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面を参照して鋳造型の加熱方法を含む鋳造方法（鋳造製品の製造方法）の実施例について説明する。図１に示すように、本実施例の鋳造方法に用いられる鋳造型１は、可動型２と固定型４とを備える。可動型２は、固定型４に圧着及び離間する。固定型４が可動型２に圧着する（以下では「鋳造型１を閉じる」と呼ぶことがある）ことによって、固定型４のキャビティ形成面４ａと可動型２のキャビティ形成面２ａとで形成される空間がキャビティ９である。以下では、２個のキャビティ形成面２ａ，４ａを合わせて、キャビティ形成面９ａと呼ぶ。キャビティ形成面９ａは、均一な表面粗さで形成されている。固定型４には、鋳造型１の外部から、キャビティ９に連通する給湯孔６が形成されている。可動型２の上端には、キャビティ９内に溶湯を注入する際に、キャビティ９内の圧力を低減するための減圧孔８が形成されている。なお、鋳造型１は、金型であってもよいし、砂型であってもよい。
【００１３】
次いで、鋳造方法について説明する。図２に示すように、まず、Ｓ１２において、伝熱部材１０を準備する。図１に示すように、伝熱部材１０は、キャビティ形成面９ａと同一の外形形状を有する。伝熱部材１０は、アルミニウム合金で作製されている。伝熱部材１０の熱伝導率は、鋳造型１の熱伝導率よりも高い。伝熱部材１０の表面には、表面粗さが異なる部分表面１０ａ及び部分表面１０ｂが形成されている。部分表面１０ａは固定型４の凸部４ｂと接触する面であり、部分表面１０ｂは、伝熱部材１０の表面全体のうち、部分表面１０ａ以外の部分である。部分表面１０ｂは、部分表面１０ａよりも粗く形成されている。なお、図１では、部分表面１０ａと部分表面１０ｂとを区別するために、部分表面１０ａが、部分表面１０ｂよりも太い線で記載されている。
【００１４】
次いで、図２に示すように、Ｓ１４では、伝熱部材１０の表面に潤滑剤（表面塗布剤）を塗布する。必要に応じて、伝熱部材１０の表面全体に潤滑剤を塗布してもよいし、伝熱部材１０の表面の一部のみに潤滑剤を塗布してもよい。なお、Ｓ１４において、潤滑剤以外に、例えば、浸炭剤、フラーレン類等、キャビティ形成面９ａに塗布すべき表面塗布剤を、伝熱部材１０の表面に塗布してもよい。
【００１５】
続いて、Ｓ１６では、キャビティ形成面９ａに、伝熱部材１０を接触させる。具体的には、可動型２と固定型４とを離間させて（以下では「鋳造型１を開く」と呼ぶ）、固定型４のキャビティ形成面４ａに、伝熱部材１０を接触させる。次いで、可動型２を固定型４に圧着させることによって、可動型２のキャビティ形成面２ａにも、伝熱部材２０を接触させる。なお、図１では、図面の見易さを優先して、キャビティ形成面９ａと伝熱部材１０との間に隙間が記載されているが、実際には、伝熱部材１０の表面は、キャビティ形成面９ａの全体と隙間なく接触している。
【００１６】
次いで、Ｓ１８では、伝熱部材１０を加熱する。具体的には、鋳造型１の外部から、給湯孔６及び減圧孔８にバーナ２０，２２を挿入して、伝熱部材１０に接触させることによって、伝熱部材１０を加熱する。伝熱部材１０の熱は鋳造型１に伝熱されて、鋳造型１は加熱される。即ち、バーナ２０，２２の熱は、伝熱部材１０を介して、鋳造型１に伝わる。なお、伝熱部材１０の加熱方法としては、バーナ以外に、高周波電流を伝熱部材１０に流すことによって発生するジュール熱による加熱、溶湯を保持する保持炉の熱による加熱等の様々な加熱方法を利用することができる。
【００１７】
伝熱部材１０の部分表面１０ｂの表面は、部分表面１０ａの表面よりも粗い。キャビティ形成面９ａは均一な表面粗さであるために、微視的に見ると、単位面積当たりの部分表面１０ａとキャビティ形成面９ａとの接触面積は、単位面積当たりの部分表面１０ｂとキャビティ形成面９ａとの接触面積よりも大きくなる。このため、部分表面１０ａからキャビティ形成面９ａへの単位面積当たりの伝熱量は、部分表面１０ｂからキャビティ形成面９ａへの単位面積当たりの伝熱量よりも大きくなる。この結果、部分表面１０ａに接触しているキャビティ形成面９ａ近傍の鋳造型１は、部分表面１０ｂに接触しているキャビティ形成面９ａ近傍の鋳造型１よりも高温となる。
【００１８】
次いで、Ｓ２０では、伝熱部材１０を加熱してから予め決められた時間が経過すると、鋳造型１を開いて、伝熱部材１０をキャビティ９から取り出す。その後、Ｓ２２において、鋳造型１を閉じた後、キャビィ９内に溶湯を注入する。溶湯の注入後、予め決められた時間が経過すると、鋳造型１を開いて鋳造製品を取り出す（Ｓ２４）。通常では、Ｓ２４が終了すると、Ｓ２２に戻って、Ｓ２２及びＳ２４の工程を繰り返し実行する。これにより、連続して鋳造製品が製造される。なお、Ｓ１２からＳ２０の工程は、Ｓ２２及びＳ２４の工程が中断している間に鋳造型１を保温するために、あるいは、新たにＳ２２及びＳ２４の工程を実施する前に鋳造型１に予熱を加えるために、実施される。
【００１９】
上記の鋳造型１の加熱方法では、キャビティ９内の伝熱部材１０を加熱することによって、鋳造型１を加熱する。伝熱部材１０は、給湯孔６及び減圧孔８から挿入されたバーナ２０，２２によって加熱される。この構成によれば、鋳造型１を加熱するために、熱媒通路のように、鋳造型１に加熱のための専用の構成を設ける必要がない。このため、上記の鋳造型１の加熱方法は、既存の鋳造型を加熱する際にも用いることができる。また、キャビティ形成面９ａ全体を加熱するための大型のバーナ等を用意する必要がない。
【００２０】
伝熱部材１０は、鋳造型１と比較して高い熱伝導率を有する。この結果、バーナ２０、２２の熱が伝熱部材１０から鋳造型１に伝わって鋳造型１内に拡散される前に、伝熱部材１０内に拡散される。従って、多数の熱源を用いて多数の箇所から伝熱部材１０を加熱しなくても、少数の熱源で伝熱部材１０全体を加熱することができる。その結果、少数の熱源で鋳造型１のキャビティ形成面９ａの広い範囲を所定の温度分布（典型的には均一の温度）にすることができる。
【００２１】
鋳造型１を加熱する場合、溶湯に接触するキャビティ形成面９ａの温度が特に重要である。上記の鋳造型１の加熱方法では、キャビティ形成面９ａに伝熱部材１０を直接接触させるために、鋳造型１内に熱媒体を通過させる場合と比較して、キャビティ形成面９ａを効率よく加熱することができる。さらに、伝熱部材１０は、キャビティ形成面９ａの全体に亘って接触する。このため、キャビティ形成面９ａの全体を適切に加熱することができる。
【００２２】
鋳造製品を連続して製造している間（即ち図２のＳ２２及びＳ２４の工程が繰り返し実行されている間）では、鋳造型１の温度は均一にはならず、温度分布を有している。このため、鋳造型１を加熱する際には、鋳造型１が均一な温度になるように加熱するのではなく、鋳造工程中の温度分布を再現するように加熱することが望ましい。上記の伝熱部材１０は、鋳造型１への伝熱量が異なる部分表面１０ａ及び部分表面１０ｂを備える。この構成によれば、鋳造型１への伝熱量を部分的に調整することができる。この結果、鋳造製品を連続して製造している最中の鋳造型１の温度分布に対応するように、鋳造型１を加熱することができる。また、鋳造型１への伝熱量は、伝熱部材１０の構造によって決定されるために、鋳造型１の温度分布を考慮して伝熱部材１０への加熱を調整しなくて済む。また、鋳造型１の温度分布が適正であるために、鋳造型１の加熱が異常であることに起因して、熱によるひずみが鋳造型１に発生することが防止される。また、鋳造型１の加熱後に、鋳造型１の温度分布を安定させて鋳造製品の品質が安定するまでの間、実際に溶湯をキャビティ９に注入して試行品を製造（いわゆる捨て打ち）しなくて済む。
【００２３】
上記の鋳造型１の加熱方法では、伝熱部材１０に潤滑剤を塗布した後、伝熱部材１０を、キャビティ形成面９ａに接触させる。このため、潤滑剤をキャビティ形成面９ａに直接塗布しなくて済む。これにより、潤滑剤をキャビティ形成面９ａに直接塗布する場合と比較して、潤滑剤の塗布のばらつきを抑制することができる。
【００２４】
上記の実施例の変形例を以下に列挙する。
（１）上記の実施例では、伝熱部材１０をキャビティ形成面９ａの全体に接触させる。これに替えて、伝熱部材１０をキャビティ形成面９ａの一部のみに接触させてもよい。
【００２５】
（２）上記の実施例では、表面粗さが異なる表面部分１０ａ、１０ｂを備える熱媒体１０を準備する（図２のＳ１２参照）。これにより、鋳造型１への伝熱量を部分的に調整している。これに替えて、表面粗さを変化させること以外の表面処理を伝熱部材１０に実施することによって、表面状態が異なる複数個の部分を備える伝熱部材１０を準備してもよい。例えば、伝熱部材１０から鋳造型１への伝熱量を他の部分よりも多くしたい部分の伝熱部材１０の表面に、サーマルジョイント（例えば、銅を含むペースト）を塗布してもよい。あるいは、熱容量が異なる複数の部分を備える伝熱部材１０を準備してもよい。この構成によっても、伝熱部材１０から鋳造型１に伝わる熱量を部分的に調整することができる。
【００２６】
（３）上記の実施例では、均一の材料（アルミニウム合金）で作製された伝熱部材１０を準備する（図２のＳ１２参照）。これに替えて、部分的に異なる材料で作製された伝熱部材１０を準備してもよい。これにより、鋳造型１への伝熱量が部分的に異なる伝熱部材１０を実現してもよい。なお、伝熱部材１０は、複数個に分割されていてもよい。
【００２７】
（４）上記のキャビティ形成面９ａは、繊維状カーボン（カーボンナノチューブ、カーボンファイバー等）によって被覆されていてもよい。この場合、図２のＳ１４において、表面塗布剤として、伝熱部材１０の表面にフラーレン類を付着してもよい。この構成によれば、伝熱部材１０を加熱することによって、フラーレン類等の非晶質化が促進される。これにより、表面処理（繊維状カーボンの被覆）の劣化を抑制することができる。
【００２８】
（５）上記の実施例では、伝熱部材１０をキャビティ形成面９ａに接触させた後（図２のＳ１６）、伝熱部材１０を加熱する（図２のＳ１８）。これに替えて、伝熱部材１０を加熱した後、伝熱部材１０をキャビティ形成面９ａに接触させてもよい。
【００２９】
（６）上記の実施例の鋳造方法は、伝熱部材１０を加熱する工程（図２のＳ１８）を含む。しかしながら、伝熱部材１０を加熱する工程を含まなくてもよい。即ち、キャビティ形成面９ａに接触する部材を準備して、その部材の表面の少なくとも一部に、表面塗布剤を塗布する。次いで、表面塗布剤が塗布された媒体を、キャビティ形成面９ａに接触させる。この構成によれば、キャビティ形成面９ａに表面塗布剤を直接に塗布することなく、キャビティ形成面９ａに表面塗布剤を塗布することができる。この構成によれば、キャビティ形成面９ａに直接に表面塗布剤を塗布する場合と比較して、キャビティ形成面９ａに表面塗布剤を均一に塗布することが可能となる。
【００３０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３１】
１：鋳造型
６：給湯孔
８：減圧孔
９：キャビティ
２ａ、４ａ、９ａ：キャビティ形成面
１０：伝熱部材
２０、２２：バーナ
【図１】
0005685950.tif 000002
【図２】
0005685950.tif 000003